广西较多耕地属于山丘坡地，土壤非均质性和地形起伏造成了耕地墒情具有较强的时空变异性，给田间尺度的墒情监测和管理带来了极大的困难。以广西崇左60个试验小区2017年定期采集的TRIM管土壤墒情数据为研究对象，统计了其时间和空间维度的变异性，分析了土壤墒情时空变异性与相关因素的关系，研究了土壤墒情的时间稳定性。结果表明，广西山丘坡地年平均土壤含水量在0.10~0.60之间变化，与地形、土壤质地等因素有较大的关系；坡地空间平均土壤含水量随时间在0.21~0.30之间波动，且与降雨和蒸发等气象条件密切相关，9-11月有较大概率出现土壤水分胁迫。时间稳定性分析表明3-2号试验小区观测的土壤含水量可以较好地代表整个坡地的平均土壤墒情。研究结果表明，广西山丘坡地土壤墒情有强烈的时空变异特征，变异统计、相关性分析、时间稳定性分析等工具可以用于广西山丘坡地土壤墒情的变异性评价和观测点优选。

为研究不同水分处理条件下不同品种冬小麦的生理响应特征和产量的变化，及评价其地区种植适宜性，在干旱胁迫和正常水分条件下对安徽省淮北地区2个主推抗旱型小麦品种 (烟农 19、矮抗58) 的生理特性及产量进行分析研究。结果表明，单生育期轻旱及全生育期轻旱对冬小麦生长及产量无明显影响，单生育期重旱和全生育期中旱均会显著抑制小麦正常生长，并造成永久胁迫；在不旱或轻旱条件下烟农19生理指标及产量均优于矮抗58，但是当干旱程度增大时矮抗58对环境适应能力更强，减产幅度明显小于烟农19；淮北平原南部推广种植烟农19，北部推广种植矮抗58更有利于水资源高效利用及粮食生产安全。

为阐明寒旱区不同类型沟对非点源污染氮磷拦截的影响，采用室内静、动态模拟和方差分析相结合的方法，分析寒旱区不同类型沟对非点源污染氮磷的拦截效果，并在生态沟动态实验中考虑了进水氮磷浓度、进水流量和进水盐度3个因素，探索其对生态沟拦截非点源污染氮磷的影响。结果表明：①静态、不同水力停留时间（HRT）条件下，生态沟对污水中氮磷拦截效果最好，且其对低、中和高进水氮磷浓度的平均去除率分别为TN：78.93%、69.82%、58.61%，TP：90.31%、84.47%、76.71%；②动态、HRT=48 h条件下，生态沟对高进水氮磷浓度的日平均拦截量分别比低、中进水氮磷浓度多TN：75.91%、55.58%，TP： 67.08%、44.02%；③动态、中进水氮磷浓度条件下，生态沟对低、中和高进水流量中TN、TP的平均去除率分别为TN：41.52%、31.31%、26.59%，TP：72.36%、64.89%、53.39%；④动态、HRT=48 h和中进水氮磷浓度条件下，生态沟对低、中和高进水盐度中TN、TP的平均去除率呈现先增加后降低的趋势；⑤不同类型沟、进水氮磷浓度和进水流量对生态沟拦截TN、TP的影响有显著性差异（P<0.05），但进水盐度对生态沟拦截TN、TP的影响无显著性差异（P＞0.05）。可见，生态沟对寒旱区非点源污染氮磷有较好的拦截作用，研究结果可为非点源污染防控及治理提供参考。

探究不同水分处理条件下阿克苏地区成龄枣树的气孔导度变化规律及其对气象因子的响应，以期为红枣精准灌溉决策提供数据支撑和理论依据。以阿克苏地区进行地表滴灌的6年生红枣树为研究对象，通过田间试验测定日尺度及灌水周期内不同水分处理条件下的气孔导度变化曲线。[300，450 m3/hm2]灌溉水量区间内，枣树气孔导度在单日尺度内对风向最为敏感；在一个灌水周期内，影响气孔导度最主要的气象因子是太阳辐射。不同时间尺度气孔导度对气象因子的响应程度及方向具有差异性，在日尺度条件下气孔导度对气象因子的响应不受土壤含水率控制，灌溉周期尺度上，不同土壤含水率决定了气象因子对枣树的影响。

通过田间试验，研究不同残膜量对番茄生长的影响，为合理使用地膜和推进残膜污染防控技术提供依据。试验设置了4个不同残膜量水平（0、200、400、600 kg/hm2）对应CK、T1、T2、T3处理，测定番茄全生育期的土壤水分、株高茎粗、生物量和产量。结果表明，残膜阻碍水分的运移，0~20 cm的土壤含水率随残膜增多先增加后减少，20~50 cm含水率逐渐下降。番茄苗期株高茎粗表现为T1>CK>T2>T3，开花坐果期处理CK、T1、T2的株高茎粗全都大于处理T3。茎叶干重、20~50 cm根系干重先升后降，最大值为T1，0~20 cm土壤中的根系因受到残膜的刺激作用根重逐渐提高，并且残膜对番茄生育前期生物量的影响大于生育后期。CK产量显著高于T2、T3处理4.80%和13.63%。由此可见，残膜过多会明显影响番茄的生长发育和产量，不利于农业的健康发展。

微灌砂颗粒的滞纳能力，直接影响到砂滤层过滤性能，从而对滤层过滤效果产生重要影响，分析石英砂颗粒表面对过滤水中杂质颗粒的滞纳能力十分重要。选取3种微灌石英砂滤料的砂颗粒（粒径范围为1.00~1.18、1.18~1.40和1.40~1.70 mm）作为样本，采用三维表面形貌仪对砂颗粒表面轮廓最大高度和与轮廓最大高度对应的波纹宽度进行测量。对砂颗粒滞纳水中杂质颗粒的机理进行分析，建立了砂颗粒表面轮廓的几何模型和砂颗粒表面杂质颗粒受力的数学模型，并计算了砂颗粒对水中杂质颗粒的滞纳能力。适当增加砂滤料的粒径，可以提高砂滤层过滤性能的稳定性。

为了提高农田土壤湿度预测的效果，采用神经网络灰色模型。首先灰色模型对农田土壤湿度数据建模，神经网络对误差进行校正；然后神经网络灰色模型考虑湿度数据之间的关联度，只对关联度值较大的单个预测模型进行组合预测；最后给出了算法流程。实验结果表明，随着农田土壤深度的增加，湿度数据预测值的相对误差以及波动性都在增加；多模型对比实验显示：对垂直深度70 cm和80 cm的土壤湿度预测值接近真实值，剩余预测偏差指标最小值为2.69、平均值为2.75，模型判定系数为0.98，结果优于其他预测模型指标。

河套灌区蒸发量大，降水量稀少并且黄河水资源日益下降，导致灌区水资源短缺，灌区地下水资源量对区域生产生活及经济发展起到重要作用。为了探究河套灌区地下水埋深的时空变异规律，通过收集整理河套灌区各灌域共224眼观测井2008-2018年逐月地下水埋深数据，采用五点三次平滑方法分析各灌域年际与年内地下水埋深变异规律；利用ArcGIS10.2软件绘制各灌域地下水埋深空间变异特性；并结合灰色关联度研究影响地下水埋深变化的主要驱动因素。结果表明，河套灌区地下水埋深总体较浅，但在人为活动与自然条件影响下，灌区地下水开采量逐年增加，导致地下水埋深逐渐下降，并且蒸发量和引黄水量对地下水埋深影响较大。相关部门应尽快采取措施，合理开发地下水资源，有效提升灌区水资源的利用率，保护灌区水生态环境。

随着我国设施农业的发展，温室大棚种植成为提供蔬菜和瓜果类农产品的重要部分。目前对于设施农业作物的需水量、灌溉制度的研究还有待完善。通过整理前人对于设施农业作物需水量的研究，总结了影响设施农业作物需水量的主要因素，以及计算方法，并建议加强温室大棚的小气候研究，以进一步了解温室大棚各个环境因子对作物的影响过程，完善对影响作物需水量各方面因素的研究。

针对目前比例施肥机性能参数差异大、自动化程度不一等突出问题，设计出一种具有“吸肥泵+注肥泵”双泵协同泵送系统的多通道比例施肥机，检测系统创新采用了探入式微管取样器设计，并对施肥机系统压力、流量及EC/pH控制精度和浓度调节响应时间进行了试验。结果表明：EC控制精度＜8%，pH控制精度±0.1，EC/pH调节响应时间＜120 s，水肥调节精准、响应快速、注肥均匀、运行稳定，能够满足大田、温室等不同灌溉规模用户的水肥一体化需求。

传统的灌水器过流截面积一般在1 mm2以下，极易造成流道结构堵塞。以插杆式灌水器为基本研究对象，采用大截面积迷宫流道结构尺寸，并创造性的设置了螺旋分流道，采用正交试验的方法仿真分析了螺旋分流道的关键特征结构尺寸对灌水器水力特性的影响。研究结果表明，螺旋分流道的加入，增强了灌水器内部水流的紊动效应，实现了大截面积迷宫流道内水流流态由层流向紊流的转变；提出了灌水器水力特性参数与螺旋分流道关键结构参数之间的关系式，指出螺旋分流道圆弧半径R对流量系数k和流态指数x影响最大，为灌水器水力特性的优化提供了参考。

准确掌握土壤水分动态变化，对制定灌溉计划至关重要。采用五道沟实验站1991-2018年大田土壤水、地下水埋深、降雨量、水面蒸发、风速、日照时数、气温和绝对湿度7个水文气象因子，经相关分析，筛选出4个关键水文气象影响因子，以影响程度最大的为初始变量，逐个添加到4个因子，分别建立了夏玉米各生育期不同土层（0~0.2、0.2~0.4、0.4~0.6、0.6~0.8、0.8~1.0、0~0.5 m）土壤含水率多元线性回归模型。结果表明：不同土层土壤水分与气象因子均表现出一致性的相关性，其中土壤水分与地下水埋深及绝对湿度的相关性最大；开花-成熟期土壤水分与气温和绝对湿度的相关性最大；其他生长阶段与地下水埋深和绝对湿度相关性最大。随着关键影响因子的增多，其预测精度提高，当影响因子为4个时，R2最大为0.99。不同土层的土壤水分模型均具有较好的预测能力，随着土层深度的增加，平均相对误差均可控制在0.1以内。该研究对及时掌握作物各生长阶段土壤水变化，指导作物科学灌溉具有重要意义。

下垫面土地利用类型及其变化对蒸散发（ET）的影响机制是一个重要课题，对旱区农业发展具有十分重要的意义。随着气候变化和人类活动范围扩张，中国旱区黄土高原的下垫面土地利用类型发生了巨大的改变，区域蒸发能力发生显著变化。结合卫星遥感数据和地面观测数据，基于Penman-Monteith-Leuning蒸散发反演模型，收集2010-2015年旱区内98个站点的土地利用类型数据，对区域ET值变化特征进行定量研究。分析不同下垫面土地利用类型的蒸发能力变化特征，重点观察水田、旱地、草地转变为城市的过程对蒸散发的影响。发现旱地城镇化过程显著增加了区域蒸散发能力，ET变化幅度为0.044 9 mm/a。草地城镇化削弱了区域蒸发能力，ET变化幅度为-0.024 8 mm/a。水田城镇化过程中，区域蒸发能力没有明显变化。

1.宁夏大学土木与水利工程学院，银川 750021；2.西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室，银川 750021；3.旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心，银川 750021）摘要：为探明压砂地和裸地土壤温度与含水率变化的差异性，以室外模拟降雨试验为基础，同时对自然无降雨条件下的压砂地和裸地温度进行观测，对比分析了压砂地和裸地地温、含水率变化规律及两者之间的相互关系。结果表明：自然无降雨条件下对照组压砂地0~50 cm各土层温度比裸地高0.5~4.5 ℃，10 mm降雨条件下压砂地5 cm处地温比裸地低0.5~4.0 ℃，10~50 cm处地温比裸地高0.5~3.5 ℃；10 mm模拟降雨条件下，压砂地和裸地0~15 cm处土壤含水率变化幅度较大，15~50 cm处含水率变化幅度较小，裸地蒸发速率大于压砂地；分别对压砂地和裸地的土壤温度与含水率进行皮尔逊相关性分析，结果表明不同土层含水率和温度之间存在相关关系，对土壤温度和含水率呈显著相关的土层采用回归分析法建立了函数关系，依据该函数，可通过土壤温度推测水分状态。

针对温室变量微喷作业中空气湿度传感器部署问题，在经典连续粒子群思想和算法框架基础上，重新定义问题的表示方法和速度-位置规则来优化空气湿度传感器部署；利用时空协同克里金插值方法构建适应度函数。针对适应度函数，利用设计的离散粒子群算法的迭代计算得到传感器位置与数目。通过仿真实验，对最终传感器部署的采样值使用Kriging插值与未优化的数据三维图进行空气湿度场重建精度对比和统计方法验证，验证了该算法的有效性，为温室变量微喷作业奠定基础。

为探明达尔罕茂明安联合旗地表水-土壤水-地下水时空分布特征，应用被视为水体“DNA”探索的同位素示踪方法，对达尔罕茂明安联合旗4个典型区进行地表水、土壤水和地下水进行采样分析，并根据同位素检测结果对各水体的时空分布特征进行探究，揭示出研究区地表水、地下水和土壤水的主要补给来源及其时空变化规律，发现研究区地表水、土壤水和地下水主要补给来源为大气降水，仅在部分时段和区域产生互补，从时空变化来看研究区地表水、地下水随时间变化不大但随着自西向东的空间变化同位素含量逐渐变大，而土壤水则是随着空间的变化不大，在随时间变化中，0~125 cm深度土壤水受外界环境影响随时间变化较大，而深层土壤水同位素含量则逐渐趋于稳定。

针对设施农业中灌溉系统控制算法不稳定、自适应能力差等问题，通过引入伸缩因子提升自适应模糊控制器的性能，来获得控制精度高、振荡弱的最佳控制方法。结果表明，基于时变论域自适应模糊PID控制系统具有超调量小、调整时间短、稳定性高等优点，相对于传统模糊PID，控制效果明显提升，同时，田间测试的结果表明系统可根据土壤湿度数据进行自动控制，使土壤湿度始终保持在给定值附近，实现灌溉的精准管理和精确控制，为发展设施农业精准灌溉提供一种新的解决方案。

为了探索基于稀释法的自动测流装置在矩形明渠中的测流精度及影响因素，利用YD-1H型盐度计测量示踪剂溶液投入前后矩形明渠水流的盐度变化，可得到各个时段水流的盐度值。基于稀释法的自动测流装置结合了YD-1H型盐度计与物联网云平台，自动测量水流盐度，从而得出流量Q=C1V/∫T0(C2-C0)d t。通过观察电磁流量计的流量以及对实验测流数据的分析，结果发现，基于稀释法的自动测流装置得到的流量与矩形明渠中实际流量平均相对误差在4%以内，符合明渠测流装置测量精度的要求，进一步证明了基于稀释法的自动测流装置的可行性，具有一定的推广应用价值。

为了摆脱智能灌溉中电磁阀依赖的有线电源，研究设计了基于超微型水轮发电机供电的智能电磁阀系统，实现了无线“电源+网络”。采用超微型水轮发电机与太阳能发电板双供电系统为可充锂电池充电，并使用流体力学、电学等物理、数学方法对其进行发电效率计算，选用额定容量为6 800 mA?h的可充锂电池为YCL11型双稳态脉冲型电磁阀和LTE-Luat通信控制模块供电。设计安装了一套测试装置，计算测试通信控制模块与电磁阀的耗电量以及发电机的充电效率。结果表明超微型水轮发电机每小时充电效率为1.23%~2.45%，即在40.8~81.6 h之间可充满一次额定容量为6 800 mA?h的锂电池，而太阳能充电板在正常工作情况下5.44 h左右便可充满电池，充电效率每小时18.38%。在没有超微型水轮发电机和太阳能充电板的情况下，一个充满电的额定容量为6 800 mA?h的锂电池可以在GPRS、WCDMA和LTE 3种标准下保证至少89、129和67 d的使用，双发电机充电效率达到每天1.12%（1/89）、0.77%（1/129）和1.49%(1/67)即可满足整个系统的用电需求。该系统不论是超微型水轮发电机还是太阳能充电板的充电效率都超过了所要求的充电效率，可完全保证系统持续运转，符合系统设计要求。该系统的研发成功将为智能灌溉节省大量的电力基础设施建设成本，也为中国偏远地区实现智能灌溉提供一条新的思路。

为解决秸秆还田技术实施后南方稻田泡田期出现的水体恶化问题，模拟秸秆还田后的淹水稻田，采用加气0.5 h和不加气对田面表层水体进行处理，对田面水体中的铵态氮（NH+4-N）、硝态氮（NO-3-N）以及总磷（TP）的含量进行研究。结果表明：加气处理能使淹水条件下的田面表层水NH+4-N和TP浓度峰值分别降低77.4%和29.84%，且使得NO-3-N和TP浓度较快的上升、并提早出现峰值，同时使淹水初期和后期田面表层水体溶解氧含量保持较高的状态，使水体处于好气环境的时间变长，使淹水稻田面临氮磷污染的风险有所降低，从而利于作物根系生长。研究表明：对秸秆还田后泡田期的稻田进行加气处理能有效提高田面水溶解氧含量，缩短高浓度氮磷的持续时间，从而减轻水质污染的风险。

评价新型服务主体高效节水灌溉服务质量，对提升农田水利社会化管理能力和服务水平具有重要意义。基于服务质量评价通则（GB/T36733-2018）与SERVQUAL模型，构建新型服务主体高效节水灌溉服务质量评价指标体系，借助综合评价法等方法，测算评价指标得分。计算结果表明，新型服务主体高效节水灌溉服务质量综合得分为3.128 6，其中，服务资源得分为0.818 8、服务过程得分为1.024 0、服务结果得分为1.285 8。表明新疆呼图壁县新型服务主体高效节水灌溉服务质量处于良好发展阶段。由此，从强化服务团队人才建设、提高故障处理响应速率、聚焦服务对象的经济性需求方面提出了提高新型服务主体高效节水灌溉服务质量的现实方案，为评价新疆节水灌溉服务质量提供参考。